區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地下水流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái)，特別是一種區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)，它能在礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]地下水流場(chǎng)簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是一個(gè)區(qū)域的地下水在宏觀的流速、流向、范圍等特征的概念。目前，模擬地下水流場(chǎng)的試驗(yàn)設(shè)備較少，并且不能真實(shí)的模擬地下水流場(chǎng)情況。CN102221447A公開(kāi)了一種多功能連鑄水模型試驗(yàn)裝置，該裝置包括支架、及安裝在支架上的水箱，水箱由A水箱、B水箱和C水箱組成；A水箱、B水箱和C水箱之間通過(guò)三通相互聯(lián)通，三通上AC水箱控制閥和BC水箱控制閥，C水箱通過(guò)底部出水口與下端設(shè)置模擬容器聯(lián)通，模擬容器底部設(shè)有出水口通過(guò)管路與集流管連接，集流管和水泵相接；水泵通過(guò)進(jìn)水管分別與A水箱和B水箱相連，進(jìn)水管分別設(shè)置有A水箱進(jìn)水控制閥和B水箱進(jìn)水控制閥。CN103077330A公開(kāi)了一種存在垂向水量交換情況下的地下水全局流線可視化方法，引入Raviart-Thomas空間作為單元內(nèi)部的解析流場(chǎng)代替現(xiàn)有技術(shù)的達(dá)西流速方法，在單元邊界流量精確計(jì)算基礎(chǔ)上，不僅可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)單元達(dá)西流速算法在不存在天然與人為垂向水量交換特殊情況下的完整連續(xù)流線可視化，而且解決了現(xiàn)有技術(shù)單元達(dá)西流速算法在存在天然與人為垂向水量交換情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)的完整流線可視化，實(shí)現(xiàn)了在存在天然與人為垂向水量交換情況下的流線完整連續(xù)且分布均勻的地下水流場(chǎng)的可視化。同時(shí)，準(zhǔn)確地刻畫(huà)了由于地下水點(diǎn)源匯的存在而形成的輻射流場(chǎng)特征，也增加了流線的計(jì)算精度。
[0003]以上這些技術(shù)對(duì)于如何使區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)不僅可以真實(shí)的模擬地下水流場(chǎng)，還可以模擬由含水層空間結(jié)構(gòu)非物質(zhì)演化過(guò)程中地下水流場(chǎng)變化情況(或者說(shuō)是還可以模擬由于開(kāi)采或破壞而引起的地下水流場(chǎng)變化情況)，并未給出具體的指導(dǎo)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)，它不僅可以真實(shí)的模擬地下水流場(chǎng)，還可以模擬由于開(kāi)采或破壞而引起的地下水流場(chǎng)變化情況，從而使試驗(yàn)者能夠準(zhǔn)確的掌握地下水流場(chǎng)變化規(guī)律。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)，具有模擬試驗(yàn)臺(tái)主體，其技術(shù)方案在于所述的區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)還具有支撐調(diào)節(jié)裝置、供水裝置、控水裝置、水位顯示裝置、形成含水層的相似材料；所述的模擬試驗(yàn)臺(tái)主體具有長(zhǎng)方體形的框體、位于框體上面前端的前擋板、位于框體上面左右兩側(cè)的左擋板和右擋板、固定于框體內(nèi)的皆呈正方體形的多個(gè)網(wǎng)格體、多個(gè)三通接頭，多個(gè)網(wǎng)格體由18橫排和18縱列共324個(gè)網(wǎng)格體構(gòu)成，每個(gè)網(wǎng)格體的上端開(kāi)口，每個(gè)網(wǎng)格體的底端中心處的排水孔安裝有一個(gè)三通接頭而使三通接頭的數(shù)量為324個(gè)；所述的供水裝置具有位于框體上面后端的水箱(水箱不會(huì)遮擋網(wǎng)格體)、安裝于水箱的進(jìn)水口上的用以控制水箱進(jìn)水流量的供水閥門、設(shè)于水箱上的溢流口，水箱上沿其長(zhǎng)度方向均勻分布有將水(均勻)分配給含水層的多個(gè)分水孔；在上述的前擋板、左擋板、右擋板、水箱所圍成的空間區(qū)域內(nèi)以及每個(gè)網(wǎng)格體的腔體內(nèi)填充有上述相似材料而使相似材料形成含水層；相似材料的上面覆蓋有壓板(可以是鋼板)，上述前擋板的側(cè)壁上具有連通外界與相似材料之間的多個(gè)排水口 ；所述的支撐調(diào)節(jié)裝置具有兩個(gè)軸頭、左軸承座以及與之配合的軸承、右軸承座以及與之配合的軸承、兩個(gè)支撐支架、四個(gè)調(diào)節(jié)支架、與四個(gè)調(diào)節(jié)支架一一對(duì)應(yīng)的四個(gè)絲杠、與四個(gè)絲杠一一對(duì)應(yīng)的四個(gè)調(diào)整螺母，框體的左右兩側(cè)各固定有一個(gè)軸頭，兩個(gè)軸頭分別由左軸承座和軸承、右軸承座和軸承限位支撐，左軸承座和右軸承座分別固定安裝在兩個(gè)支撐支架上，四個(gè)調(diào)節(jié)支架的上方各安裝一個(gè)與之螺紋連接的絲杠，每個(gè)絲杠螺紋連接一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的調(diào)整螺母，每個(gè)調(diào)整螺母將與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)絲杠鎖緊于調(diào)節(jié)支架的上方，每個(gè)絲杠的頂端與框體的底端接觸而使框體支撐于四個(gè)絲杠的頂端、且使模擬試驗(yàn)臺(tái)主體處于前端低后端高的傾斜狀態(tài)；所述的控水裝置具有安裝于每個(gè)三通接頭上的與水位顯示裝置相連接的控水閥門、用以模擬含水層被破壞和地下水被疏干情況的泄水閥門，控水閥門的數(shù)量為324個(gè)，泄水閥門的數(shù)量為324個(gè)；所述的水位顯示裝置具有324個(gè)膠管、324個(gè)測(cè)水位玻璃管、定位框架；對(duì)于每個(gè)測(cè)水位玻璃管，其上端皆帶有排氣口，其下端皆帶有進(jìn)水口，其外壁上帶有顯示水位的刻度，每個(gè)測(cè)水位玻璃管皆安裝于定位框架上，定位框架安裝于框體上，每個(gè)膠管的一端與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)控水閥門相連接，該膠管的另一端與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)測(cè)水位玻璃管的進(jìn)水口相連通。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述的區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)最好還具有通過(guò)調(diào)節(jié)絲杠升降而確定模擬試驗(yàn)臺(tái)主體傾斜角度的數(shù)個(gè)角度儀，每個(gè)角度儀具有固定安裝在左擋板或者右擋板上的銷軸、能繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)并自然下垂的指針、固定安裝在框體上的標(biāo)有角度值的刻度板，刻度板位于指針的下端與其位置相對(duì)。所述的區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)最好還具有位于模擬試驗(yàn)臺(tái)主體前方的、用以收集從前擋板上的多個(gè)排水口流出的水的集水槽，該集水槽焊接在框體的前端外側(cè)。所述的區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)最好還具有起保護(hù)作用的圍欄，該圍欄的底端與其對(duì)應(yīng)的前擋板的頂端、左擋板的頂端、右擋板的頂端、水箱的頂端固定連接。每個(gè)網(wǎng)格體的大小可以為:長(zhǎng)15cm，寬15cm，高15cm。水箱上的每個(gè)分水孔可以皆是直徑為0.5厘米的圓孔，相鄰兩個(gè)分水孔的中心距最好為1.5厘米；水箱上最好安裝有用以監(jiān)測(cè)水箱供水壓力的壓力表。上述相似材料可以為(試驗(yàn)所在地的)沙子或者土壤。上述每個(gè)絲杠的頂端與框體的底端接觸而使框體支撐于四個(gè)絲杠的頂端的具體結(jié)構(gòu)可以是，每個(gè)絲杠的頂端與框體的四個(gè)端角的底端接觸而使框體支撐于四個(gè)絲杠的頂端，在每個(gè)絲杠與框體的接觸部位設(shè)置一個(gè)底端帶開(kāi)口槽的限位體，限位體固定于框體的底端，每個(gè)絲杠的頂部伸入與之相對(duì)應(yīng)的一個(gè)限位體的開(kāi)口槽中并與該開(kāi)口槽的頂端接觸而使框體支撐于四個(gè)絲杠的頂端。上述定位框架安裝于框體上的具體結(jié)構(gòu)可以是，框體的前端向外伸出多個(gè)定位體，定位框架懸掛在這多個(gè)定位體上而使水位顯示裝置中的324個(gè)測(cè)水位玻璃管位于模擬試驗(yàn)臺(tái)主體的前方。上述每個(gè)測(cè)水位玻璃管皆安裝于定位框架上的具體結(jié)構(gòu)可以是，定位框架上具有與所述的324個(gè)測(cè)水位玻璃管一一對(duì)應(yīng)的插入孔，每個(gè)測(cè)水位玻璃管的外壁上帶有環(huán)形凸起，每個(gè)測(cè)水位玻璃管皆插入定位框架上的與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)插入孔內(nèi)且定位框架將每個(gè)測(cè)水位玻璃管上的環(huán)形凸起托住而將每個(gè)測(cè)水位玻璃管皆安裝于定位框架上。
[0007]本發(fā)明具有模擬試驗(yàn)臺(tái)主體、支撐調(diào)節(jié)裝置、供水裝置、控水裝置、水位顯示裝置、形成含水層的相似材料，這樣本發(fā)明根據(jù)相似材料原理模擬地層，選擇適合研宄含水層的相似材料裝填在模擬試驗(yàn)臺(tái)主體上，利用供水裝置和控水裝置控制模擬地下水流場(chǎng)，通過(guò)水位顯示裝置顯示地下水流場(chǎng)模擬結(jié)果。模擬結(jié)果能真實(shí)的反映含水層流場(chǎng)變化，很好地反映真實(shí)的含水層情況，它操作簡(jiǎn)單方便，結(jié)果真實(shí)。
[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)是真實(shí)的、直觀的反映出地下含水層被破壞或地下水被疏干時(shí)，地下水流場(chǎng)的變化情況，測(cè)量數(shù)據(jù)能真實(shí)的反映實(shí)際的地質(zhì)狀況，適合水文地質(zhì)、工程地質(zhì)科研人員和工程技術(shù)人員使用。
[0009]綜上所述，本發(fā)明不僅真實(shí)的模擬了地下水流場(chǎng)，還模擬了由于開(kāi)采或破壞而引起的地下水流場(chǎng)變化情況，從而使試驗(yàn)者能夠準(zhǔn)確的掌握地下水流場(chǎng)變化規(guī)律。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)。
[0011]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視圖，拆去圍欄)。
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